CN103526543B - 一种生物酶法真丝织物阻燃整理方法 - Google Patents

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本发明公开了一种生物酶法真丝织物阻燃整理方法，属于纺织生物技术领域。旨在解决传统化学法真丝织物阻燃整理时耐洗性不高、高温焙烘中真丝易损伤、纤维制品白度易下降等缺陷。本发明利用酪氨酸酶对真丝纤维中酪氨酸残基具有催化氧化作用的特性，将丝素蛋白中酪氨酸残基氧化成反应性较强的多巴醌结构，促使含伯胺基的有机磷阻燃剂与其发生接枝反应，并通过氮-磷协同效应提高真丝织物的阻燃功效，实现生物酶法真丝阻燃整理。工艺流程包括：真丝织物预处理、酪氨酸酶催化含伯胺基的有机磷阻燃剂接枝、水洗和烘干后处理。通过本发明处理的丝织物不仅阻燃性能得到改善，织物的力学机械性能也有提升。与传统化学方法相比，采用酪氨酸酶催化真丝织物进行阻燃处理，加工过程能耗低、效率高、污染少，有利于环境保护。

Description

一种生物酶法真丝织物阻燃整理方法
技术领域
本发明涉及一种利用酪氨酸酶的催化氧化作用，将具有伯胺基的有机磷阻燃剂接枝到真丝纤维表面，赋予真丝织物阻燃性的方法，属于纺织生物技术领域。
背景技术
阻燃纺织品长期以来多应用于消防、军队等特种行业，近年来随着科技发展和生活水平提高，人们的安全意识越来越强，对日常服用面料及室内装饰用织物的阻燃要求也越来越高。为减少火灾对人们生命及财产带来的损失，世界各国先后致力于新型织物阻燃技术的研究，开发阻燃性能优异的纺织品，同时制定了各种法规，对特定纺织品的阻燃性能进行了严格的规定。在常用纺织纤维原料中，真丝纤维具有光泽优雅、手感滑爽、吸湿性优良的优点，是高档面料、家用和装饰用纺织品常用的纤维材料。与棉、麻和涤、粘等纤维原料相比，真丝属于蛋白质类，含有较多的半胱氨酸、胱氨酸和甲基硫氨酸等，纤维中氮元素含量高且易吸湿，其纤维本身的阻燃性较好。但是，真丝与其他纤维混纺(交织)或加工中添加不同助剂时，会不同程度地降低真丝纤维制品的阻燃性，因此仍需借助于化学或生物方法提高真丝织物的阻燃性。
目前，纺织品常用的阻燃整理剂包括无机盐类和有机类，前者产品包括硼和铝化合物、氢氧化镁和氯化铵等，后者有卤素类和氮磷系阻燃剂等。常用的织物阻燃工艺包括浸轧焙烘、高温粘合或涂层整理等，这些工艺应用于真丝织物阻燃整理时，在赋予织物阻燃性的同时，也不同程度上存在着某些缺陷，如阻燃效果耐洗性不高、高温焙烘中纤维强力受损，面料易泛黄和手感变差等。因此，如何通过优化阻燃整理工艺，在提高真丝纤维制品阻燃性的同时，减少对纤维损伤等弊病是探究的重点。
酪氨酸酶(Tyrosinase)是一种多酚氧化酶，能催化氧化具有酚羟基结构的底物形成反应性较强的多巴醌，引发底物与含伯胺基结构的化合物接枝。真丝纤维中酪氨酸残基含量较高(约占总量10％)，根据酪氨酸酶对酪氨酸残基中酚羟基结构具有催化氧化作用的特性，可借助于酪氨酸酶催化真丝与含伯胺基结构的阻燃整理剂接枝，实现生物酶法真丝阻燃整理。不同阻燃整理剂中，磷-氮系阻燃剂具有磷-氮协同效应，阻燃效果比较好。根据真丝纤维中含氮量高的特点，可选用具有伯胺基的有机磷阻燃剂作为整理剂，借助于酪氨酸酶催化其在丝素蛋白表面接枝，通过磷-氮协同效应以获得较好的阻燃效果。与传统化学方法相比，以酪氨酸酶催化真丝与具有伯胺基的有机磷阻燃剂进行生物法整理具有反应条件温和，更为安全高效的特点。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种生物法真丝织物阻燃整理方法。使用本发明可提高真丝织物的阻燃性，解决传统化学法阻燃整理中能耗高、纤维损伤大和环境污染严重的技术问题，达到优化阻燃整理效果，提高真丝纺织品品质的目的。
本发明的技术方案：一种生物酶法真丝织物阻燃整理方法，其特征是通过酪氨酸酶的催化氧化作用，将含伯胺基有机磷阻燃剂接枝到真丝纤维表面，提高真丝织物的阻燃性。
具体工艺如下：
(1)真丝预处理：根据真丝织物丝线与结构紧度不同，以乙二胺四乙酸二钠(EDTA)/尿素水溶液进行溶胀预处理，净洗后备用。
处理工艺处方及条件：EDTA0～1.0g/L，尿素0～1.0g/L，润湿、渗透剂0～5g/L，温度20～50℃，处理时间0～2小时。
(2)酪氨酸酶处理：以酪氨酸酶对真丝织物进行催化氧化处理。
处理工艺处方及条件：酪氨酸酶1～200U/g织物，润湿、渗透剂0～5g/L，处理温度20～40℃，pH范围6.0～8.0，时间2～12小时。
(3)有机磷阻燃剂接枝：以含伯胺基有机磷阻燃剂对经酪氨酸酶处理的真丝进行浸渍处理。
处理工艺处方及条件：有机磷阻燃剂5～50g/L，润湿、渗透剂0～5g/L，处理温度20～40℃，pH范围6.0～8.0，时间2～12小时。
(4)水洗、干燥后处理：酶处理后真丝织物以去离子水充分净洗，60℃烘干备用。
一种生物酶法真丝织物阻燃整理方法，适用处理的织物包括各类真丝梭织、针织纯纺产品、以真丝为主要原料的混纺及交织产品；应用的酪氨酸酶包括了动物、植物和微生物等不同来源的酶品种；应用的含伯胺基有机磷阻燃剂包括磷酸乙醇胺、阿仑膦酸钠、帕米膦酸钠、阿伦磷酸等；酶处理中可以加入聚氧乙烯型非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂作润湿、渗透剂，也可以不加入任何润湿、渗透剂；酶处理前可根据真丝织物结构紧度决定是否采用溶胀预处理工艺；酶处理中酪氨酸酶和阻燃整理剂可同浴分步添加，也可以采用二浴法分别处理。
本发明的有益后果
本发明利用酪氨酸酶催化氧化丝素，实现阻燃剂在真丝织物表面接枝，达到提高丝织物阻燃效果的目的，与传统化学法真丝织物阻燃整理相比，本发明具有以下优点：
(1)酶催化效率高，利用具有伯胺基的有机磷化合物作为阻燃剂，在酪氨酸酶催化作用下接枝到真丝纤维表面，具有反应效率高，酶制剂用量少的优点。
(2)反应条件缓和，在低温近中性条件下完成阻燃剂在真丝纤维表面的催化接枝，避免了化学整理时高温焙烘易使丝纤维损伤的缺陷，对织物手感影响也较小。
(3)利用酪氨酸酶催化有机磷阻燃剂在真丝纤维表面接枝，不但可提高真丝织物的阻燃性，还能促进丝素上酪氨酸残基与相连肽链上氨基键合，有利于改善丝织物的力学机械性能。
(4)采用生物酶催化真丝织物阻燃整理，处理工艺安全高效、能耗低。
具体实施方式
采用酪氨酸酶催化氧化丝素，将具有伯胺基的有机磷阻燃剂接枝在真丝纤维表面，提高真丝织物阻燃性的具体实施例如下：
实施1：本实施所选真丝织物为电力纺，酪氨酸酶和有机磷阻燃剂处理采用同浴分步进行。
(1)酪氨酸酶处理：真丝织物在酪氨酸酶溶液中浸渍处理4小时，其中酪氨酸酶25U/g织物，渗透剂0.5g/L溶液，温度30℃，pH＝7.0。
(2)有机磷阻燃剂接枝：真丝经酪氨酸酶处理4小时，加入阿仑膦酸钠(10g/L)，在温度30℃、pH＝7.0条件下继续处理4小时。
(3)后处理：酶处理后丝织物以去离子水充分净洗，60℃烘干备用。
试样1：经阿仑膦酸钠浸渍处理空白样；
试样2：经酪氨酸酶、阿仑膦酸钠处理样；
经上述工艺处理后，试样1的极限氧指数(LOI值)为22.4％，相对于处理前试样经向强力保留率为99％，纬向强力保留率98％；试样2的极限氧指数为26.6％，经向强力保留率为102％，纬向强力保留率103％。
实施2：本实施所选真丝织物为双绉绸，酪氨酸酶和有机磷阻燃剂处理采用二浴法分别进行。
(1)真丝预处理：以EDTA和尿素溶液对真丝织物进行预溶胀，其中EDTA0.25g/L，尿素0.25g/L，渗透剂0.25g/L，温度40℃，处理时间1小时，处理丝织物充分净洗。
(2)酪氨酸酶处理：经预处理的真丝织物在酪氨酸酶溶液中浸渍处理6小时，其中酪氨酸酶50U/g织物，渗透剂0.25g/L溶液，温度30℃，pH＝7.0。
(3)阻燃剂接枝：将酪氨酸酶处理后的真丝织物取出，在阿仑膦酸钠溶液中处理6小时，其中阿仑膦酸钠15g/L、温度30℃、pH＝7.0。
(4)后处理：酶处理后丝织物以去离子水充分净洗，60℃烘干备用。
试样3：经预溶胀和阿仑膦酸钠处理空白样；
试样4：经预溶胀、酪氨酸酶和阿仑膦酸钠组合处理样；
经上述工艺处理后，试样3的极限氧指数为23.2％，相对于处理前试样经向强力保留率为96％，纬向强力保留率为95％；试样的4极限氧指数为28.0％，经向强力保留率为103％，纬向强力保留率104％。
通过对实施例数据分析：本发明工艺所处理真丝织物，不仅阻燃性能得到改善，纤维制品强力也得到提高。与传统化学阻燃整理相比，生物酶法阻燃整理具有较好的效果。

Claims (4)

1.一种生物酶法真丝织物阻燃整理方法，其特征是利用酪氨酸酶催化氧化真丝纤维中酪氨酸残基，实现丝素与含伯胺基有机磷阻燃剂接枝，提高真丝织物的阻燃性能，具体步骤如下：
(1)真丝织物以乙二胺四乙酸二钠(EDTA)/尿素水溶液进行丝织物选择性溶胀预处理，工艺处方及条件：EDTA0～1.0g/L，尿素0～1.0g/L，润湿、渗透剂0～5g/L，温度20～50℃，处理0～2小时；充分净洗后备用；
(2)步骤(1)处理的真丝织物以酪氨酸酶浸渍处理；处理工艺处方及条件：酪氨酸酶1～200U/g织物，润湿、渗透剂0～5g/L溶液，温度20～40℃，pH范围6.0～8.0，时间2～12小时；
(3)步骤(2)处理的真丝织物以含伯胺基有机磷阻燃剂浸渍处理；处理工艺处方及条件：含伯胺基有机磷阻燃剂5～50g/L，润湿、渗透剂0～5g/L溶液，温度20～40℃，pH范围6.0～8.0，时间2～12小时；
(4)酶处理后真丝织物以去离子水充分净洗，60℃烘干后备用；
所述含伯胺基有机磷阻燃剂为磷酸乙醇胺、阿仑膦酸钠、帕米膦酸钠、阿伦磷酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述真丝织物属于真丝梭织、针织纯纺产品、以真丝为主要原料的混纺或交织产品。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述酪氨酸酶来源于动物、植物或微生物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中步骤(2)、(3)处理中酪氨酸酶和含伯胺基有机磷阻燃剂同浴分步添加，或采用二浴法分别处理。
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